150 TH BIRTH ANNIVERSARY OF MARCONI 1874 - 2024
On the occasion of the celebrations for the anniversary of the birth of Guglielmo Marconi, the team invites radio amateurs to partecipate in the 28° RADIO FLASH MOB that will 28 APRIL from hours 08.00 UTC to 10.00 UTC in 144 MHz SSB/CW.
The activating stations with their respecgtive call frequencies are indicated in the post below
INFO: www.vhfesuperiori.eu
UN FILTRO PASSABANDA
PER I 2320 MHz
Semplice da costruire e facilmente riproducibile
Premessa
Nella suddetta descrizione viene trattata la progettazione e la realizzazione di un filtro passabanda a tre stadi per la frequenza di 2320 MHz. (foto n.1) Il filtro descritto viene utilizzato in ricezione con lo scopo di ottimizzarla. E’ noto infatti che le emissioni del WIFI sono soprattutto concentrate nei centri abitati poiché sono ubicate all’interno di abitazioni ed uffici. La frequenza di emissione del WIFI non è molto distante dalla frequenza dei 2320 MHz e quindi gli stadi di ricezione possono subire interferenze. Tali disturbi possono arrivare fino al punto di sovraccaricare il primo stadio d’ingresso di un ricevitore amatoriale, quando questo sia stato progettato con una scarsa dinamica e, soprattutto, con circuiti a larga banda per poter ricevere su di un’ampia gamma di frequenze. Il forte sovraccarico dello stadio di ingresso può dare origine ad un aumento del rumore di fondo. Inoltre può generare intermodulazione negli stadi di amplificazione e la compressione della dinamica del ricevitore, fino al punto da compromettere totalmente la ricezione. Per eliminare, o quanto meno attenuare, questi effetti, esiste una possibilità: Si tratta di utilizzare un adeguato filtro passabanda con lo scopo di far “passare” solamente le frequenze interessate ed attenuare tutte le altre al di fuori della ricezione voluta. Fatte queste premesse potremo scegliere se prestare minore attenzione alla migliore selettività possibile all’interno del range della banda passante del filtro oppure cercare di ottenere una minore perdita di inserzione. Per applicazioni radioamatoriali sarebbe preferibile avere sia la massima attenuazione possibile, ad una certa distanza dalla frequenza richiesta, che la minor perdita di inserzione possibile. Di solito, non è necessario che il filtro presenti una cima piatta o pendii perfettamente simmetrici. Nel caso non si richiedano valori di selettività veramente elevata, in modalità di ricezione, diventa più importante una bassa perdita di inserzione. Per questo motivo, si consiglia un filtro a tre linee risonanti strettamente accoppiate che possono garantire alla frequenza di 2320 MHz una perdita di inserzione inferiore a 1dB. Una bassa perdita di inserzione, in corrispondenza della frequenza di utilizzo, è necessaria affinché il filtro possa essere inserito fra l’antenna e l’ingresso di un eventuale preamplificatore, così che tutte le emissioni non interessate e presenti al di fuori della frequenza del filtro passabanda, siano attenuate e si renda possibile la ricezione dei segnali solamente presenti nella frequenza di nostro interesse.
Il progetto
Il filtro passa-banda è stato progettato utilizzando un calcolatore on-line dal titolo: Interdigital Bandpass Filter Designer – A powerful tool for the mechanic in you. https://www.changpuak.ch/electronics/interdigital_bandpass_filter_designer.php
Si tratta di un programma molto versatile poiché dà ampio spazio alle possibili esigenze dell’utente. Per il suo utilizzo viene richiesto l’inserimento, in modo semplice ed intuitivo, di pochi dati per poi restituire i valori del progetto che serviranno per la realizzazione del nostro filtro. Appena avviato il programma, viene mostrata una foto di un filtro, per avere un’idea di come potrebbe essere realizzato anche il nostro; poi appena sotto questa foto si trova un riquadro rettangolare nel quale dovranno essere inseriti i dati richiesti.
I valori indicati nel (screen_1) sono quelli che ho inserito per effettuare il calcolo di un filtro passabanda a tre linee risonanti centrate sulla frequenza di 2320 MHz per una larghezza di banda di 50 MHz ed una impedenza di ingresso/uscita di 50 ohm. Gli altri valori, indicati nelle tre righe sottostanti, fanno riferimento alle dimensioni del “case” e del tondino di ottone che ho previsto di utilizzare, potendo scegliere l’unità di misura in millimetri oppure in inch. Dopo aver inserito tutti i dati, si dà il via all’elaborazione con il pulsante CALCULATE.
Al termine della breve elaborazione, ci viene mostrato un riquadro (screen_2) che riporta la curva del grafico del filtro, mentre sotto lo stesso riquadro un certo numero di righe riportano i valori calcolati dal programma necessari per costruzione del filtro. Appare evidente che chi volesse realizzare un filtro sulla base delle personali esigenze, come una differente frequenza oppure un diverso numero di risuonatori, ecc., potrà farlo utilizzando la sequenza delle operazioni sopra indicate.
Costruzione
Tutto il materiale necessario per la costruzione del filtro si evince dalla (foto n.2). I circuiti risonanti del filtro passabanda, composti da linee coassiali a lamda/4, sono posizionati all’interno di un robusto contenitore metallico delle dimensioni di 112 x 38 x 35 mm dello spessore di 4 mm che definiremo “case”.(disegno n.1)
Questo filtro è composto da tre linee induttive. La spaziatura fra gli individuali risuonatori, il loro diametro e la loro lunghezza sono indicati in (disegno n.2). Come si evince, le linee più esterne hanno la stessa lunghezza, mentre quella centrale è leggermente più corta delle altre due. Le suddette linee sono disposte in anti-fase in modo che nell’estremità “calda” ed in quella “fredda” possano accoppiarsi. Le tre induttanze sono completate da tre viti di ottone che opportunamente regolate formano una piccola capacità allo scopo di rendere risonanti i circuiti alla frequenza di utilizzo. Infatti l’allineamento grossolano della frequenza viene effettuato dalla lunghezza delle linee risonanti, mentre l’allineamento finale, della risonanza, viene effettuato all’estremità “calda” delle linee con l’ausilio delle viti di allineamento da 5 mm. L’ingresso e l’uscita del filtro sono collegati elettricamente mediante un conduttore di rame argentato saldato in un punto della linea dove è prevista una impedenza di 50 ohm.
In questo progetto, per il “case”, è stato utilizzato un profilato di alluminio a forma di “U” che in parte semplifica la sua realizzazione. Infatti potendo impiegare un simile profilato si può evitare l’utilizzo di una fresatrice e quindi bastano solamente alcuni semplici strumenti di lavoro come una sega, un trapano e dei “maschi” per filettare. Per utilizzare questi strumenti è richiesta un po’ di manualità e per la realizzazione del filtro occorrono alcune ore di lavoro. Per iniziare si devono forare le due pareti laterali del profilato ad “U” praticando tre fori da 3 mm e tre fori filettati da 5 mm. Prima di forare occorre individuare e segnare la mezzeria delle due suddette pareti che corrisponde al centro del filtro. In questo punto dovrà essere fissata la linea della posizione centrale. Di seguito si dovrà contrassegnare la posizione in cui si dovranno fissare le altre due linee risonanti. Come riferimento si assumerà il punto di ubicazione della linea risonate centrale. Per effettuare i fori in maniera precisa conviene partire praticando fori più piccoli partendo da 1,5 mm o 2 mm di diametro e poi successivamente allargarli con una punta di 3 mm. Questi tre fori serviranno per far passare le tre viti necessarie per fissare le tre linee, mentre gli altri tre fori, che dovranno essere filettati con un diametro di 5 mm, serviranno per l’inserimento delle le tre viti di regolazione per accordare il filtro.
Le tre linee risonanti dovranno essere tagliate di misura, poi queste, ad una estremità, dovranno essere forate e filettate longitudinalmente, mediante un trapano a colonna ed un “maschio” per filettare da 3 mm.
Per le linee risonanti ho utilizzato un tondino di ottone in quanto possiede una superficie molto uniforme. Il piccolo svantaggio della conduttività relativamente scarsa può essere evitato provvedendo ad argentare le parti di ottone prima del montaggio. Le misure precise, riferite alla lunghezza delle linee, si potranno ottenere facilmente se si ha la possibilità di utilizzare un piccolo tornio; in caso contrario si utilizzerà una sega, una lima piatta ed un foglio di tela smeriglio a grana fine. Poi con una certa dose di pazienza si procederà alla lavorazione affinché la superficie tagliata corrisponda alla giusta misura e sia ad angolo retto, piana e il più liscia possibile.
Terminata la preparazione delle linee risonanti queste dovranno essere fissate una dopo l’altra partendo dal centro con la prima linea, per poi fissare anche le altre due saldamente alle pareti interne del “case”utilizzando le tre viti a testa cilindrica del diametro 3 mm x 10 mm.
Le viti da 5 mm di diametro lunghe 15 mm ed i relativi dadi da 5 mm in ottone si potranno acquistare nei negozi di ferramenta, il che significa che le parti risonanti del filtro possono essere realizzate utilizzando lo stesso tipo di materiale. Questo è un vantaggio rispetto ad una possibile corrosione nel caso in cui il filtro sia posizionato in condizioni ambientali sfavorevoli. Al fine di ottenere una bassa perdita di inserzione è importante che le perdite ohmiche siano mantenute il più basse possibile. Ciò implica che gli elementi risonanti devono essere montati all’interno del “case” mediante un buon contatto elettrico. Pertanto è necessaria una connessione superficiale liscia e pulita e una buona pressione superficiale. Questo si ottiene avvitando saldamente le tre viti da 3 mm che tengono fissate le linee risonanti all’interno del “case”.
Per l’ingresso e l’uscita del filtro sono stati utilizzati due connettori SMA “femmina” fissati sulle pareti laterali più piccole del “case”. Queste pareti sono realizzate in lamierino di ottone delle misure 30 x 31,5 mm e 3 mm di spessore che sono fissate mediante quattro viti da 3 mm al “case” ad “U” . Il montaggio dei connettori SMA è relativamente facile. Occorre praticare due fori del diametro di 5 mm, uno per ogni supporto laterale. Prima di fissare in posizione i connettori è necessario allungare i pin centrali di circa 8 mm utilizzando un conduttore di rame argentato del diametro di 1 mm in modo che questo si possa saldare sulla linea risonante, nel punto dove è prevista un’impedenza di 50 ohm. Poi si posizionano i connettori in modo che il pin centrale degli stessi passi attraverso il foro da 5 mm. Quindi si fissano stabilmente saldando a stagno le rispettive flange sulle pareti del “case”, in modo da ottenere un buon contatto elettrico. Per completare la copertura del “case” ho utilizzato un coperchio rettangolare di alluminio delle misure di 113,6 x 38 mm e dello spessore di 4 mm che viene fissato sul supporto ad U mediante sei viti da 3 mm al fine di ottenere un buon contatto ed una adeguata schermatura con il restante involucro. La (foto n.3) mostra la realizzazione del filtro senza la copertura, così da evidenziare la realizzazione dello stesso.
Taratura
e verifica delle caratteristiche del filtro
L’allineamento dei tre circuiti risonanti è piuttosto semplice quando si ha il giusto accoppiamento e le dimensioni delle linee risonanti garantiscono che la loro misura sia nelle vicinanze della frequenza di accordo. Anche se i valori forniti dal programma sono molto precisi, restano sempre le incognite dovute alle tolleranze di lavorazione, per cui è necessario effettuare un’accurata taratura delle suddette linee alla frequenza di utilizzo. Per effettuare la taratura alla frequenza di 2320,200 MHz servono una decina di minuti ed una adeguata strumentazione, al fine di poter ottenere dei risultati certi. Terminata la taratura occorre bloccare ciascuna delle tre viti tenendo ferme le teste delle stesse con un cacciavite e stringere saldamente i controdadi esagonali.
Per questa operazione bisogna prestare attenzione a non modificare la posizione delle viti e quindi la taratura delle stesse rispetto alle corrispondenti linee. Il filtro accordato alla frequenza di 2320,200 MHz presenta una perdita di inserzione di - 0,74 dB (foto n.4). Il return-loss, riscontrato sulle porte di ingresso ed uscita alla frequenza di utilizzo, corrisponde a - 26,86 dB. (foto n.5). Questo filtro è stato specificatamente progettato per avere una bassa attenuazione ed una larghezza di banda a - 3dB di circa 50 MHz. Quest’ultima infatti risulta essere pari a 54,75 MHz, un valore che possiamo ritenere in linea con le specifiche richieste. Infine a +/- 50 MHz dal centro della frequenza di utilizzo, abbiamo verificato che l’attenuazione del filtro è pari a - 19,50 dB mentre a +/- 100 MHz, l’attenuazione aumenta a -39 dB.
Il suddetto filtro è stato inserito, in serie, fra l’ingresso dell’antenna ed un preamplificatore a bassissimo rumore (VLNA Very Low Noise Amplifier). Questa disposizione ha eliminato completamente le interferenze precedentemente menzionate. Purtroppo in questa configurazione alla cifra di rumore che presenta il preamplificatore, pari a - 0,4 dB, va aggiunto algebricamente anche il valore di - 0,74 dB della perdita del filtro. Complessivamente la cifra di rumore sale a - 1,14 dB, un valore comunque sempre molto buono per i collegamenti terrestri. Pertanto mi ritengo soddisfatto avendo ottenuto una ricezione esente da disturbi, anche se a scapito di un lieve aumento della cifra di rumore del sistema ricevente.
La presente descrizione è stata pubblicata su RadioKit Elettronica del mese di febbraio 2024 a pag.30
Onorio Cenni I4CIV
Come tagliare in modo preciso gli
elementi delle antenne UHF
Una soluzione facile e intuitiva
Premessa
Dopo aver realizzato alcune antenne Yagi, ad alto guadagno per UHF, ho riscontrato delle difficoltà nel tagliare con precisione la lunghezza degli elementi. E’ cosa nota infatti, che le misure ricavate dal progetto da realizzare, debbono essere rispettate in modo assolutamente preciso. Già alla frequenza di 1296 MHz, uno scostamento di 0,25 mm sulla lunghezza degli elementi pregiudica il funzionamento delle antenne. Per ovviare ai problemi sopra esposti, ho realizzato un attrezzo (foto n.1) che consente di tagliare molto facilmente e velocemente tutti gli elementi con una notevole precisione. Con lo scopo di variare la misura dell’elemento da tagliare, ho utilizzato una vite filettata provvista di un dado a testa esagonale M 10 x 100 con un passo di 1.5 mm. (1) (Dove la lettera iniziale indica il tipo di filettatura, in questo caso metrica, il primo numero indica il diametro esterno della filettatura in mm, mentre il secondo numero la lunghezza della vite sempre in mm da non confondere con il passo del filetto che corrisponde a 1.5 mm. Con il passo del filetto di 1.5 mm, un giro completo alla vite esagonale genera uno spostamento in avanti oppure indietro di 1.5 mm). In questo modo, ruotando solamente un lato dell’esagono della suddetta vite, si ottiene una variazione di soli 0.25 mm. A partire da queste considerazioni l’attrezzo è stato realizzato in maniera da poter permettere di ricavare con precisione tutte le misure degli elementi da tagliare. Basterà fissare sull’attrezzo la misura del primo elemento da tagliare e, di seguito, mediante la rotazione della vite esagonale M 10 si potranno ottenere, con la dovuta precisione, tutte le misure degli elementi senza utilizzare alcun metro (ricordo che un giro completo della vite determina uno spostamento, in avanti oppure indietro di 1.5 mm, mentre un lato dell’esagono ci dà una risoluzione di 0.25mm. Questo particolare attrezzo si ottiene andando a fissare in maniera opportuna una vite filettata su di un adeguato supporto così come di seguito descritto.
Costruzione
Osservando il disegno n.1, si vede come l’attrezzo sia stato realizzato utilizzando un angolare di ferro ad “L” con lato di 25 x 25 mm, dello spessore di 3 mm e della lunghezza di 400 mm. Ad una estremità del suddetto angolare si dovranno saldare due dadi esagonali da M 10 posti a distanza fra loro, da centro a centro, di 19 mm. I due dadi posizionati in questo modo consentono di rendere stabile e leggermente più “dura” e senza “gioco” la regolazione della vite filettata che deve ruotare all’interno degli stessi dadi. Sulla testa esagonale della stessa vite lunga 100 mm occorre saldare una vite tipo “galletto” che servirà per effettuare la rotazione della vite con una sola mano e senza usare alcuna chiave. Dalla parte opposta della stessa vite e cioè dove inizia la filettatura, si dovrà praticare un foro del diametro di 4.5 mm della profondità di 3 mm allo scopo di fermare al suo interno l’elemento da tagliare. Dovremo poi fissare, sullo stesso angolare che serve da supporto dei vari componenti, e dalla parte opposta della vite a “galletto”, una “torretta” in ferro a forma di parallelepipedo avente le misure indicate nel disegno n.2
Preparazione degli elementi
L’attrezzo così realizzato, provvisto di un supporto angolare, si presta molto bene per essere fissato sulla morsa di un banco da lavoro o comunque su di un supporto stabile. Dopo aver fissato stabilmente l’attrezzo si dovrà procedere in questo modo: (1) Tagliare il primo elemento della giusta misura, il quale servirà come riferimento per il taglio dei successivi. Non ha importanza partire dall’elemento più lungo o dal più corto, poiché in un caso si procede per la misura successiva ad avvitare la vite, mentre nell’altro caso alla rotazione opposta. (2) L’elemento di riferimento dovrà essere infilato nel foro longitudinale della “torretta”, facendolo scorrere fino in fondo contro il foro praticato nel centro della vite filettata (foto n.2). (3) La vite filettata dovrà essere ruotata a mano mediante il “galletto” fino a quando l’elemento tagliato su misura risulterà leggermente premuto contro la lama della sega che abbiamo precedentemente infilato nella giuda del taglio. Questa regolazione, da effettuarsi con precisione, sarà il riferimento per i successivi tagli degli altri elementi. Se il primo elemento dovrà essere lungo 312 mm mentre quello successivo dovrà essere lungo 310 mm, la differenza di 2 mm si otterrà semplicemente tenendo conto che, con la rotazione di quattro lati dell’esagono si ottiene una variazione di 1 mm e conseguentemente per ottenere una variazione di 2 mm si dovrà ruotare il “galletto” esattamente per otto lati dell’esagono verso la direzione della “torretta”. E’ molto importante che, prima di effettuare il taglio, l’elemento sia fermo nel foro della “torretta”. Per bloccare l’elemento si dovrà ruotare una vite M 3 mm posta sopra la stessa “torretta”
Considerazioni finali
Questo semplice attrezzo mi ha consentito di preparare tutti gli elementi del diametro di 4 mm per l’esecuzione di quattro antenne Long-Yagi con precisione, facilità e notevole riduzione del tempo impiegato. Inoltre la “torretta” predisposta con la guida della lama della sega consente di ottenete il taglio degli elementi in maniera perfetta ed ortogonale.
i4civ.onorio@gmail.com
(1) 1 Fonte Wikipedia
La presente descrizione è stata pubblicata su RadioKit Elettronica del mese di settembre 2023 a pag. 34150 TH BIRTH ANNIVERSARY OF MARCONI 1874 - 2024 On the occasion of the celebrations for the anniversary of the birth of Guglielmo Marconi,...
